Winzige Sonne: Leuchtdiode liefert natürliches Lichtspektrum

Umkleideräume verlieren ihren Schrecken, Gewächshausbeleuchtung wird günstiger. Wie eine kleine Sonne leuchtet ein Diodenchip aus Korea.

Seoul (Korea) - Sein Lichtspektrum kommt dem natürlichem Tageslicht sehr nahe. Das Geheimnis der neuen Leuchtdiode (LED) liegt in einer Beschichtung aus photolumineszenten Nanoteilchen. Sie wandeln das auftreffende Licht der Diode in Licht einer anderen Wellenlänge um. In der passenden Kombination können sie so die verschiedenen Wellenlängen des Sonnenspektrums liefern, berichten die Forscher im Fachblatt "Nanotechnology". Nach diesem Umwandlungsprinzip arbeiten auch die heute gebräuchlichen Leuchtstoffröhren mit natürlichem Lichtspektrum. Im Vergleich dazu sind LEDs allerdings noch deutlich energieeffizienter. Sobald die sonnenähnlichen LEDs marktreif sind und die Produktionskosten sinken, dürften sie den bisherigen Quellen künstlichen Sonnenlichts starke Konkurrenz machen.

"Um zu zeigen, dass die Idee funktioniert, haben wir bisher blaue LED-Chips mit grünen und roten Quantenpunkten und UV-Licht-LED-Chips mit roten, grünen und blauen Quantenpunkten beschichtet", erklärt Soenghoon Lee im Interview mit Nanotechweb.org. Das Team um den Professor für Molekularelektronik und Nanostrukturen an der Seoul National University nutzte Nanopartikel-Mischungen aus Cadmium-Selen-, Zink-Selen- und Zink-Schwefel-Verbindungen mit Phosphor. Die richtige Kombination dieser so genannten Quantenpunkte führte zu einer Weißlicht-Leuchte mit sonnenähnlichem Lichtspektrum.

Quantenpunkte sind winzige Molekülstrukturen in Nanometer-Größe, nur Millionstel Millimeter groß. In ihnen können sich die Ladungsträger, etwa die Elektronen, nicht mehr frei bewegen und nur noch bestimmte, so genannte diskrete Energiewerte annehmen. Je nach chemischer Verbindung und Größe liefern die Quantenpunkte Wellenlängen unterschiedlicher Farbe. Lees Quantenpunkte aus verschiedenen Phosphorverbindungen maßen zwischen 2 und 6 Nanometern. Sie waren gemeinsam mit dem Diodenchip in Siliziumharz eingebettet. Lees Hauptprobleme dabei waren die gleichmäßige Verteilung der Quantenpunkte im Harz und die Maximierung der Lichtausbeute. Derzeit arbeitet das Team an der Optimierung der LEDs, mehrere Patente sind angemeldet.